BAB III PERENCANAAN SISTEM DAN PEMBUATAN ALAT Dalam bab ini akan dibahas pembuatan dan perancangan seluruh sistem perangkat dari Sistem Miniatur Palang Pintu Otomatis Kerata Api Dengan Identifikasi RFID. 3.1 Pendahuluan dimana secara garis besar terdapat dua bagian perangkat yang ada yaitu: 1. Perencanaan perangkat keras 2. Perencanaan perangkat lunak Pada perencanaan perangkat keras akan meliputi penjelasan dari perencanaan diagram blok sistem, perencanaan sinyal inputan dan keluaran (input/output). Perencanaan perangkat lunak menggunakan Arduino Uno sebagai mikrokontroller dan RFID reader sebagai pembaca kartu atau tag. Pada perancangan ini juga terdapat rangkaian button yang berfungsi mengatur kerja manual atau otomatis. Kombinasi perangkat-perangkat tersebut akan saling mendukung satu dengan lainnya sehingga alat yang direncanakan dapat berjalan sesuai dengan perencanaannya. 32
33 3.2 Blog Diagram Sebelum menentukan dan membuat perangkat keras, terlebih dahulu dilakukan perencanaan blok diagram yang akan menjadi kerangka acuan dalam pembuatan alat aplikasi sesuai dengan yang diinginkan. Adapun blok diagram dari sistem tersebut adalah terdapat pada Gambar 3.1 Gambar 3.1 Blok Diagram sistem secara keseluruhan Dari hasil Gambar 3.1 diatas adalah blok diagram dari rangkaian sistem. Secara garis besar sistem terbagi dalam tiga bagian, yaitu masukan (input), proses data/program, dan keluaran (output). Bagian masukan (input) terdiri dari kartu RFID, RFID reader, dan tombol push button. Sementara untuk keluaran (output) terdiri dari Display LCD M1632, Buzzer, Motor servo sebagai
34 penggerak, dan LED. Sedangkan mikrokontroller ATmega 328 digunakan sebagai kontrol utama untuk mengolah program data. 3.2.1 Keterangan Sistem Kerja Komponen Pada Alat Alat ini dirancang dengan memiliki alur proses pengontrolan. Pengontrolan dimulai dengan proses identifikasi, yakni inputan data yang berupa masukan dari RFID reader ketika mendeteksi keberadaan kartu RFID, inputan berupa data (nomor serial kartu) ini masuk ke mikrokontroller dan dibandingkan dengan data (nomor serial) yang telah dimasukkan/didaftarkan ke dalam program. Jika data dinyatakan valid, maka mikrokontroller akan memberikan perintah eksekusi ke motor servo untuk membuka palang pintu pintu kereta api. LCD dan tiga buah tombol digunakan untuk mempermudah pengaturan. 3.3 Perancangan Elektrikal Dalam perancangan dan pembuatan alat Palang Pintu kereta api dengan Identifikasi RFID, selain menggunakan Arduino Uno sebagai kontrol utama, juga menggunakan komponen lain sebagai komponen pendukung. 3.3.1 Rangkaian Palang Pintu Otomatis
35 Rangkaian seperti pada Gambar 3.2 ini berfungsi untuk membuka palang pintu secara otomatis dengan menggunakan RFID. Rangkaian ini menggunakan sebuah Reader RFID yang terhubung di samping rel kereta api sebelum palang pintu. Reader RFID tersebut berfungsi untuk menerima suatu energi yang dipancarkan oleh kartu RFID agar mendapatkan suatu data masuk yang telah di program. Setelah itu motor servo akan bergerak 90 ke bawah untuk menutup palang pintu kereta api dan membukanya kembali. Rangkaian ini terdapat pada Gambar 3.2 Gambar 3.2 rangkaian palang pintu 3.3.2 Rangkaian Regulator
36 Power supply digunakan sebagai catu daya dan merupakan bagian yang sangat penting karena tanpa adanya catu daya maka rangkaian elektronik tidak akan bekerja. Power supply adalah sebuah perangkat rangkaian yang berfungsi membangkitkan, menyalurkan dan mendistribusikan tenaga listrik dari sumber trafo yang akan di salurkan ke seluruh komponen. IC power ini menggantikan sebuah baterai. keluaran dari sebuah IC regulator ini ialah 5v. perancangan regulator dapat dilakukan dengan menggunakan software Isis terdapat pada Gambar 3.3 Gambar 3.3 simulasi rangkaian regulator Rangkaian regulator yang telah dibuat terlihat pada Gambar 3.4.
37 Gambar 3.4 rangkaian regulator 3.3.3 Rangkaian Mikrokontroler Mikrokontroler yang di gunakan pada tugas akhir ini adalah arduino uno. arduino ini terhubung dengan regulator sebagai input tegangan sebesar 5v. pada arduino ini terhubung komponen elektronika LCD, servo motor, RFID, melalui pin - pin yang terdapat di arduino. mikrokontroller arduino terdapat pada gambar 3.5 Gambar 3.5 rangkaian mikrokontroler
38 3.3.4 Rangkaian Pengendali Rangkaian ini digunakan sebagai input data yang akan diolah oleh arduino. pada rangkaian ini terdapat 3 tombol dengan fungsi berbeda, yaitu untuk setting, mengatur manual atau otomatis, dan kedua sisanya untuk mengerakan servo secara manual. Simulasi rangkaian lcd dapat dibuat pada software isis seperti pada gambar 3.6. Gambar 3.6 Simulasi rangkaian LCD Rangkaian pengendali yang telah dibuat terdapat pada gambar 3.7. Gambar 3.7 Rangkaian pengendali LCD 3.4 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)
39 Perancanagan perangkat keras ini meliputi pembuatan simulasi palang pintu otomatis serta lintasan kereta api dengan menggunakan bermacam bahan yang digunakan. 3.4.1 Palang Pintu Otomatis Dalam simulasi ini Palang pintu dibuat menggunakan sebuah papan triplek. pintu di rancang agar dapat bergerak sebanyak 90 ketika reader menerima sinyal energi data dari sebuah kartu. pada sisi sebelum palang pintu terdapat di pasang sebuah reader. Hasil pembuatan palang pintu ini terdapat pada Gambar 3.8. Gambar 3.8 Hasil palang pintu otomatis 3.4.2 Indikator Dalam simulasi ini indicator berupa LED dan Buzzer yang berjumlah setiap palang pintu terdapat 2 LED dan 1 Buzeer, disimulasi ini indicator berfungsi sebagai
40 penanda palang pintu akan tertutup, dan di pasang berdekatan dengan palang pintu kereta api. Gambar 3.9 Indikator 3.4.3 Miniatur Lintasan Kereta Api Lintasan kereta api pada alat ini diletakan pada sebuah papan sebagai alasnya. Ukuran alas ini adalah 83 cm x 102 cm. Sedangkan lintasan kereta api yang digunakan membentuk sebuah lingkaran dengan diameter 68 cm. Pada alat ini terdapat sebuah palang pintu pengaman rel kereta api yang akan menutup secara otomatis ketika kereta tiba seperti pada gambar 3.10
41 Gambar 3.10 hasil lintasan kereta 3.5 Pemrograman Pemrograman pada umumnya dilakukkan pada tahap akhir, setelah perancangan mekanik dan elektrik terselesaikan. Karena dalam proses pemrograman pada umumya programer melakukkan dengan cara uji coba. Sehingga untuk melakukannya komponen perangkat harus dapat dioprasikan. Pemrograman adalah memasukkan suatu informasi atau kode-kode (coding) kedalam suatu mikrokontroler. Dimana diharapkan ala dapat beroperasi sesuai dengan kemauan pemilikknya atau perencanaan awal sebelum dibuat. Dengan memanfaatkan suatu mikrokontroler Arduino Uno, lintasan rel kereta api ini di program sedemikian rupa sesuai fungsinya. Programan yang dibuat meliputi pemrograman servo, LCD, buzzer, LED, RFID. Untuk lebih jelasnya, berikut akan dipaparkan mengenai pemrograman tiap-tiap komponen
42 penyusun.untuk dapat dijalankan sebagaimana mustinya, program terlebih dahulu harus di download ke dalam mikroprosesor sebagai kontrol utamanya. Bahasa pemrograman mikroprosesor yang umum dan banyak digunakan adalah bahasa C. Oleh karenanya, dalam proyek ini penulis akan mencoba mengimplementasikan simulasi sistem dengan basis bahasa C. Sebagai berikut daftar tabel dalam pemrograman terdapat pada Gambar tabel 3.1 Tabel 3.1 Kaki Pemrograman Nama LCD (RS) LCD (E) LCD (D4) LCD (D5) LCD (D6) Pin arduino A0 A1 A2 A3 A4 LCD (D7) A5 PUSH BUTTON (1) 14 PUSH BUTTON (2) 15 MOTOR SERVO 4 MOTOR SERVO 2 RFID READER (SPA) 10 RFID READER (SCK) 13 RFID READER (MOSI) 12 RFID READER (RST) 5 RFID READER (3,3V) 3,3V BUZZER 8 LED 9
43 3.5.1 Pemrograman Motor Servo Dengan memanfaatkan file.h pada library yang sudah ada pada folder arduino maka untuk pemrograman motor servo ini cukup mengikuti beberapa perintah didalamnya. Perintah-perintah ini dapat dilihat pada file.h tersebut seperti halnya perintah attach, detach, write, dan lain sebagainya. Setiap perintah ini memiliki kegunaan tersendiri baik digunakan untuk pendeklarasian maupun menentukan pergerakan servo berdasarkan sudut yang kita inginkan. hasil pemrogrman terdapat pada Gambar 3.11 Gambar 3.11 hasil pemrograman motor servo
44 Seperti penjelasan pada bab sebelumnya bahwa untuk menggerakan servo ini perlu adanya pemberian nilai pulsa. Dan pembangkitan pulsa ini pun sudah dikemas pada file library servo khususnya pada file.cpp sehingga penggunaannya pun akan lebih mudah karena hanya memanfaatkan perintah-perintah yang sudah diijinkan oleh arduino dan tidak lagi diperlukan pengaturan seperti halnya pada atmega pada umumnya. 3.5.2 Pemrograman LCD Dalam file yang terdapat pada library ini membahas cara sebuah kerja pemrograman LCD. Prinsip kerja dalam sebuah pemrograman ini sebuah LCD terbagi dalam sebuah rangkain tombol - tombol yang telah di perintahkan. Perintah tombol - tombol ini berfungsi berbagai cara masing - masing keguanaanya agar semua perintah sesuai dengan baik. Sebagai hasil terdapat pada Gambar 3.12 Gambar 3.12 hasil pemrograman LCD
45 3.5.3 Pemrograman RFID Dalam pemrograman library ini akan di bahas sebuah hasil dari sebuah program untuk RFID. program ini sebagai perintah yang akn di jalankan oleh sebuah RFID ketika mendapatkan suatu sinyal data yang di terima oleh reader akan terhubung tag. perintah ini ialah ketika ada suatu sinyal dalam tag akan di pancarkan dan di pantulkan kembali terhadap reader. sebagai hasil pemrograman RFID dalam library terdapat pada Gambar 3.13 Gambar 3.13 hasil program RFID
46 3.6 Flowchart Sistem kerja secara keseluruhan dapat dilihat pada struktur program dalam flowchart gambar 3.14 di bawah ini. Saat pertama kali sistem disambungkan ke sumber tegangan, maka sistem akan berada dalam kondisi awal dimana seluruh alat yaitu motor servo sebagai penggerak pintu dalam keadaan mati, kecuali RFID reader berada pada kondisi standby untuk menerima sinyal dari kartu akses yang terdapat pada kereta api. Ketika salah satu RFID reader mendeteksi kartu akses pertama, maka sistem akan menutup palang pintu selama kereta melintas. Kemudian ketika kartu akses kedua terbaca oleh RFID reader, palang pintu akan mendapatkan delay untuk menunggu kereta telah melewati palang pintu dan kemudian palang pintu akan kembali terbuka. Jika RFID reader tidak mendeteksi adanya kartu akses, maka palang pintu tetap dalam keadaan standby yaitu terbuka. Palang pintu hanya akan bereaksi ketika membaca kartu akses yang terdapat pada kereta api. Berikut struktur flowchart yang terdapat pada Gambar 3.14
47 Gambar 3.14 Gambar flowchart sistem kerja